矽基負極，低調發育的電動車“α”

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随着動力電池産業向縱深發展，且市場格局已初步成型，新企業無論是想要融資，還是發展，最好的途徑就是以技術去“颠覆”現有的主流路線。

對于名不見經傳的企業來說，這一招仍然很吃香。

近日，美國加利福尼亞的一家Amprius公司宣布，已經生産出了一批超高能量密度的锂電池，單體電芯能量密度達到450Wh/kg，比特斯拉Model 3的電芯能量密度高出73%。有媒體用“吊打”“完勝”，甚至“特斯拉殺手”來形容。

殊不知，這家公司的投資者中很可能就有特斯拉。

據介紹，Amprius公司對外宣稱做到450Wh/kg的高能量密度锂電池，主要是采用了矽納米線技術，使得負極材料中可以大量使用矽材料。而矽本身相較于目前主流的石墨負極，就有着超高的克容量(矽理論品質比容量約 4200mAh/g，而石墨僅為 372 mAh/g)，基于矽納米線技術，使得矽在負極材料中的占比大幅提升，進而實作了超過400Wh/kg的單體能量密度。

實際上，Amprius公司的矽納米技術，或與特斯拉已經有着比較久的合作應用。

在2020年8月，特斯拉CEO馬斯克在社交媒體上表示特斯拉會在3-4年内批量生産壽命更長、而且能量密度高出當時電芯能量密度50%，也就是超過400Wh/kg的電池。

同年9月，在特斯拉電池日臨近的活動預告頁面上，特斯拉釋出了電池日活動的注冊頁面，頁面背景圖檔是一種新電池材料――矽納米線的結構圖。

矽納米線作為一種已知技術，可以解決矽本身在電池應用中易膨脹、破碎和循環方面的痛點。

不過，在當年的“電池日”上，特斯拉并未公布關于矽納米技術的任何内容，隻是提到在未來的電池負極材料中，尤其是4680電池中會逐漸提高矽負極材料的應用占比，以提升電池性能。

彼時，有業内人士就指出，Amprius公司與特斯拉的關系非常玄妙，Amprius辦公選址就在特斯拉的電池制造工廠附近，有消息甚至稱其将辦公室搬到了特斯拉的電池實驗室裡。

如前所述，理論上矽作為負極材料相較石墨可以大幅提升電池能量密度，一直被認為是下一代主流負極材料路線之一，但由于矽在充放電過程中體積變化極大，容易破碎，是以應用存在難點。

斯坦福大學的研究人員發現，利用納米技術，能夠在微小的矽納米線中存儲锂，這些納米線的厚度約為一張紙的千分之一，矽納米線吸收锂後仍會膨脹，但納米技術可防止矽破裂，可以實作市場上最高的能量/功率比。

Amprius公司創始人崔屹，是斯坦福大學華人教授，一直從事的就是納米材料合成方向，并率先将納米技術與電池結合起來。

綜上可以看出，Amprius公司宣稱的450Wh/kg锂電池，從材料應用方面看，目前應該是在負極上依托矽納米技術，大量使用矽負極替代了石墨。不過，這一電池目前在成本、循環、産業化程序等諸多方面的表現還有待觀察，何時量産目前還沒有比較明确的時間表。如果真的跟特斯拉關系不一般，那麼“特斯拉殺手”就無從談起，即使跟特斯拉沒有關系，那麼“吊打特斯拉”可能也隻是宣傳的噱頭。

不過，從這裡我們也可以看到，矽在锂電池負極材料中大有可為，無論是國内企業，還是國外企業，都在加速這一材料的應用。尤其是在中國市場，未來幾年預計将是矽負極材料滲透率快速提升的階段。

2021年，包括蔚來、廣汽埃安、智己汽車等車企都在代表車型上應用了使用矽負極材料的動力電池，特斯拉在2170和4680電池中也都開始使用含矽的負極材料。

例如，廣汽埃安Aion LX已入選國家工業和資訊化部2021年第10批新能源汽車推薦目錄，采用海綿矽負極片電池技術，NEDC續航高達1008km。

電池端，2月19日，特斯拉宣布，其已在位于加利福尼亞州的試點工廠生産了100萬顆4680電池。這也證明特斯拉自産電池已經正式投産，矽負極使用開始快速起量;國軒高科在2021年年初釋出了能量密度達到210Wh/kg的磷酸鐵锂電芯，是其首次在磷酸鐵锂電池中成功應用矽負極材料，此外，國軒高科使用矽負極材料的半固态三元電池，能量密度已在360Wh/kg附近，另外國軒高科目前已具備5000噸矽碳負極材料的生産能力;智己汽車電池供應商來自甯德時代，表明甯德時代也已經在高性能電池上導入矽負極産品。

另外，包括孚能科技、億緯锂能、衛藍新能源、力神電池、星恒電源、比克電池等多家電池企業在這方面也正快速推進。

國外方面，除了特斯拉，三星SDI此前表示将在2021年推出含矽量7%的第二代電池，2024年釋出含矽量10%的第三代電池。

“春江水暖鴨先知”，作為上遊材料企業，正基于市場需求研判，以及電池客戶的訂單，加碼矽負極材料産能的布局。

2月16日，貝特瑞釋出公告稱，公司拟在深圳市光明區内投資建設年産4萬噸矽基負極材料項目，項目預計總投資50億元。其中，一期計劃于2023年12月底前建成投産年産1.5萬噸矽基負極材料産能。

2021年11月，矽寶科技宣布，将在四川彭山經濟開發區設立全資子公司矽寶科技(眉山)新能源科技有限公司建設1萬噸/年锂電池用矽碳負極材料。

去年12月，石大勝華宣布，将投資7.3億元建設2萬噸矽基負極材料項目。

此外，包括璞泰來、巴斯夫杉杉、中科電氣、天目先導、壹金新能源、格龍新材料、正拓新能源、翔豐華、新安化工等多家材料企業也已經布局矽負極材料産能，預計接下來會進一步擴大産能。

在新能源汽車行業高速發展的背景下，消費者對新能源汽車的續航裡程提出了更高的标準，相對應的矽基負極材料在電池應用中的需求也将快速起量，矽負極産業也迎來了快速發展期。而由此帶動的電池性能提升，勢必将推動高端電動汽車在相應市場的快速滲透。

本文來源：電池中國